Egyszerre két helyen - A kvantumszámítógép különös világa

Elképzelhető, hogy első olvasatra a laikusok többsége számára nem árul el túl sokat az idei fizikai Nobel-díjak indoklása. Az amerikai Roy J. Glauber például "az optikai koherenciával kapcsolatos kvantumelmélet továbbfejlesztéséért, a fényrészecskék viselkedésének elméleti leírásáért" kapta a magas rangú elismerést. Ám ha hozzátesszük, hogy ezek az elméleti eredmények egy, a mostaniaknál nagyságrendekkel nagyobb potenciájú számítógép, a kvantumszámítógép megalkotását segítik elő, a tudományos teljesítmény azonnal érdekessé válik.

Napjaink szilícium alapú számítógépei évtizedek óta kisebb és kisebb chipekre épülnek. Gordon Moore, az Intel társalapítója épp negyven éve vetette papírra híres jóslatát, miszerint az egy chipbe zsúfolható tranzisztorok száma évente megduplázódik. A processzorgyártási eljárások tökéletesedésével ma már 65 nanométer csíkszélességű chipeket gyártanak a legfejlettebb gyártósorokon, és nincs sok hátra, hogy a logikai kapcsolók méretei megközelítsék a molekuláris tartományokat. Mindezzel nem is az a legnagyobb probléma, hogy a mai - litográfiás - gyártástechnológiával nem készíthető atom, de még molekulaméretű chip sem, hanem inkább az, hogy az atomi méretekre már nem a klasszikus fizika szabályai, hanem kvantumfizika törvényei érvényesek. "A kvantumszámítógép ott kezdődik, ahol Moore törvénye véget ér - nagyjából 2020 környékén érjük el az atomok szintjét" - állítja Isaac Chuang az IBM, a Stanford Egyetem és a Calgary Egyetem kutatóiból álló csapat vezetője. A kutatócsoport az elsők között kezdett hozzá egy újgenerációs számítógép, a kvantumszámítógép kifejlesztéséhez.

A kvantumbitekkel lényegesen több információt lehet tárolni

Az IBM kvantumszámítógépe 5 fluoratomból állt, ezek egy molekulában helyezkedtek el. Mivel az atomok két irányba foroghatnak, az egyes forgásirányok jelentették az egyes és a zérus logikai értékeket, azaz a qubiteket. Az atomokat rádiófrekvenciás impulzusokkal lehetett programozni.

A Bonni Egyetemen már kvantummemória-komponenst is létrehoztak lelassított, és lézersugárban "foglyul ejtett" céziumatomokból. A kvantumgép az egyik komponens bitjeinek a másikéval való összehasonlításával, illetve a bitek 0-ból 1-re való átforgatásával végzett egyszerű számításokat. A kutatók a céziumatomok körül keringő elektronokat mikrohullámú sugárzással vitték át egyik kvantumállapotból a másik. Az összetettebb számítások ilyen alapműveletek sokaságából állnának össze.